grafeeni Oxide – Ultrasonic kuorinta ja dispersio

Grafeenioksidi on vesiliukoinen, amfifiilinen, myrkytön, biologisesti hajoava ja se voidaan helposti hajauttaa stabiilisiin kolloideihin. Ultra ääni kuorinta ja dispersio on erittäin tehokas, Nopea ja kustannustehokas tapa syntetisoida, hajottaa ja funktoida grafeenioksidia teollisessa mitta kaavassa. Jatko jalostus, Ultra ääni dispergointi aineet tuottavat korkean suoritus kyvyn grafeenin oksidi-polymeeri komposiitit.

Graeneenioksidin ultraäänikarkeus

Graeneenioksidin (GO) nanohöylän koon kontrolloimiseksi kuorintamenetelmällä on keskeinen tekijä. Tarkasti ohjattavissa olevien prosessiparametrien ansiosta ultraäänikuorenpoisto on eniten käytetty delaminaatiotekniikka korkealaatuisen grafeenin ja grafeenin oksidien tuottamiseen.
Graphene-oksidin ultraäänisestä kuorinnasta grafiittioksidista on saatavilla erilaisia protokollia. Etsi yksi alla oleva esimerkinomainen kuvaus:
Grafiittioksidijauhetta sekoitetaan vesipitoisessa KOH: ssa pH-arvolla 10. Häivyttämistä ja sitä seuraavaan dispersiota varten koetinlaji ultraäänilaitteen UP200St (200W) käytetään. Tämän jälkeen K + -ionit kiinnittyvät grafeenin perustasoon indusoimaan vanhenemisprosessi. Vanheneminen saadaan aikaan pyöröhaihduttimella (2 h). Liiallisten K + -ionien poistamiseksi jauhe pestään ja sentrifugoidaan eri aikoina.
Saatu seos sentrifugoidaan ja kylmäkuivataan niin, että dispergoituva grafeenin oksidijauhe saostuu.
Valmistetaan johtava GO-tahna: Graphene-oksidijauhetta voidaan dispergoida dimetyyliformamidiin (DMF) sonikoimalla johtavan tahnan tuottamiseksi. (Han et al 2014)

grafeeni Oxide – Kuorinta (Pic .: Potts et al. 2011)

Graeneenioksidin ultraääninen dispergointi

Graeneenioksidin ultraäänimitoiminta

Sonikaatiota käytetään menestyksekkäästi sisällyttämään grafeenioksidi (GO) polymeereihin ja komposiitteihin.
esimerkkejä:

grafeenioksidi-TiO: ta₂ mikroskooppikomposiitti
polystyreeni-magnetit-grafeenioksidikomposiitti (ydinrakenne)
polystyreeni alentaa grafeenin oksidikomposiitteja
polyaniliini-nanofiber-päällystetty polystyreeni / grafie- nioksidi (PANI-PS / GO)
polystyreeni-interkaloitu grafeenin oksidi
p-fenyleenidiamiini-4-vinyylibentseeni-polystyreenimuunneltu grafeenin oksidi

7 kw: n ultraäänisonderaattorijärjestelmä inline-grafeenituotannolle (Click to enlarge!)

Ultraäänijärjestelmä grafeenin oksidien kuorintaan

Ultronaariset järjestelmät grafiiineille ja grafienioksidille

Hielscher Ultrasonics tarjoaa suuritehoisia ultraäänijärjestelmiä grafieenin ja grafeenin oksidien kuorintaan, dispersioon ja loppuvaiheen käsittelyyn. Luotettavat ultraääniprosessorit ja kehittyneet reaktorit tarjoavat vaaditun tehon, prosessin olosuhteet niin tarkasti kuin tarkat säädöt, jotta ultraääniprosessitulokset voidaan virittää täsmälleen haluttuihin prosessin tavoitteisiin.
Yksi tärkeimmistä prosessiparametreista on ultraääniamplitudi, joka on tärinänvaihdunta ja supistuminen ultraäänitutkimuksessa. Hielscher n teollisuuden ultraäänijärjestelmät on rakennettu tuottamaan erittäin suuria amplitudeja. 200 μm: n suuruisia amplitudeja voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7. Hielscher tarjoaa räätälöityjä ultraääniantureita entistä suurempia amplitudeja varten. Kaikki ultraääniprosessorit voidaan tarkasti säätää vaadittavissa prosessiolosuhteissa ja niitä voidaan helposti seurata sisäänrakennetun ohjelmiston avulla. Tämä takaa parhaan luotettavuuden, johdonmukaisen laadun ja toistettavien tulosten. Hielscherin ultraäänilaitteiston kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskas ja vaativissa ympäristöissä. Tämä tekee sonication ensisijaiseksi tuotantotekniikaksi suuren mittakaavan valmistuksen grafeenin, grafie- nioksidin ja grafiittimateriaalien valmistamiseksi.
Voidaan tarjota sopivimpia reaktio-olosuhteita ja tekijöitä (esim. Reagensseja, ultraäänienergiantuloa tilavuutta, paineita, lämpötilaa, virtausnopeutta jne.) Varten laaja tuotevalikoima ultraäänilaitteiden ja lisälaitteiden (kuten erilaisten kokojen ja geometrien omaavia sonotrodeja ja reaktoreita). valittu korkeimman laadun saavuttamiseksi. Koska ultraäänireaktoreitamme voidaan paineistaa jopa useita satoja barg-arvoja, erittäin viskoosisten pastöiden sonikointi 250 000 senttipohjalla ei ole ongelma Hielschers-ultraäänilaitteille.
Näiden tekijöiden ansiosta ultraäänitrolaatio / kuorinta ja dispergointi poikkeavat perinteisistä sekoitus- ja jauhatekniikoista.

Hielscher Ultrasonics

korkeajännite
suuret leikkausvoimat
suuria paineita sovelletaan
tarkka valvonta
saumaton skaalautuvuus (lineaarinen)
erä ja jatkuva
toistettavia tuloksia
luotettavuus
kestävyys
korkea energiatehokkuus

Kirjallisuus / Viitteet

Gouvea RA, Konrath Jr LG, Cava S., Carreno NLV, Goncalves MRF (2011): Nanometrisen grafeenin oksidien synteesi ja sen vaikutukset, kun niitä lisätään MgAl: iin₂O₄ keraaminen. 10. SPBMat Brasilia.
Kamisan AI, Zainuddin LW, Kamisan AS, Kudin TIT, Hassan OH, Abdul Halim N., Yahya MZA (2016): Glukosolukonsentraatin vähentyneen grafiogeenisen oksidin ultraäänitutkimuksen synteesi. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
Štengl V., henych J. M. Fair, Ecorchard P. (2014): Grafeenin epäorgaanisten analogien ultraäänikuore. Nanoscale Research Letters 9 (1), 2014.
Štengl, V. (2012): Grafeneen valmistus käyttämällä voimakasta kavitaatiokenttää paineistetussa ultraäänireaktorissa. Chemistry - Euroopan yhteisöjen virallinen lehti 18 (44), 2012. 14047-14054.
Tolasz J. V. Štengl, Ecorchard P. (2014): Graphene Oxide-Polystyrene-komposiittimateriaalin valmistus. 3. kansainvälinen ympäristö-, kemia- ja biokonferenssi IPCBEE vol.78, 2014.
Potts JR, Dreyer DR, Bielawski Ch. W., Ruoff RS (2011): Grafeenipohjaiset polymeerikomposiitit. Polymer Vol. 52, numero 1, 2011. 5-25.

Aiheeseen liittyvät julkaisut

Tosiasiat, jotka kannattaa tietää

Ultraääni ja kavitaatio: Kuinka grafiitti kuoriutuu grafieenin oksidiksi Sonicationissa

Grafiittioksidin (GrO) ultraäänikuorenpoisto perustuu korkean leikkausvoiman aiheuttamiin voimakkuuteen akustinen kavitaatio. Akustinen kavitaatio syntyy vaihtelevista korkeapaine / matalapaineisista sykleistä, jotka syntyvät voimakkaiden ultraääniaaltojen kytkemisestä nesteessä. Alhaisissa paineissa sykleissä esiintyy hyvin pieniä tyhjiöitä tai alipainekuplia, jotka kasvavat vaihtelevilla matalapaineisilla sykleillä. Kun alipainekuplat saavuttavat koon, jossa ne eivät pysty absorboimaan enemmän energiaa, ne romahtavat voimakkaasti korkeapainesyklin aikana. Kuplan implosio johtaa kavitaatioiden leikkausvoimiin ja jännitysaaltoihin, äärimmäisiin lämpötiloihin jopa 6000 K, äärimmäisiä jäähdytysnopeuksia yli 10¹⁰K / s, korkeat paineet jopa 2000 metriä, suuret paine-erot sekä nestemäiset suuttimet, joiden korkeus on yli 1000 km / h (~280 m / s).
Nämä voimakkaat voimat vaikuttavat grafiittipinoihin, jotka on poistettu yhdeksi tai harvoiksi kerroksioksi graeneenioksidiksi ja turmeltumattomiksi grafeneiksi.

grafeeni Oxide

Grafeenioksidi (GO) syntetisoidaan kuoriamalla grafiittioksidi (GrO). Vaikka grafiittioksidi on 3D-materiaali, joka koostuu miljoonista kerroksista grabenikerroksista, joissa on interkaloidut happea, grafi- dioksidilla on mono- tai muutaman kerroksen gra- dieni, joka hapetetaan molemmilla puolilla.
Grafeenioksidi ja grafeenit eroavat toisistaan seuraavilla ominaisuuksilla: grafeenin oksidi on polaarinen, kun taas grafeenin ei-polaarinen. Grafeenioksidi on hydrofiilinen, kun taas grafeenin hydrofobinen.
Tämä tarkoittaa, että grafeenin oksidi on vesiliukoinen, amfifiilinen, myrkytön, biologisesti hajoava ja muodostaa stabiileja kolloidisia suspensioita. Grafeenioksidin pinta sisältää epoksi-, hydroksyyli- ja karboksyyliryhmät, jotka ovat käytettävissä vuorovaikutuksessa kationien ja anionien kanssa. GO-polymeerikomposiitit tarjoavat ainutlaatuisen orgaanisen-epäorgaanisen hybridirakenteensa ja poikkeuksellisten ominaisuuksiensa ansiosta suuria potentiaaleja useiden teollisten sovellusten tarpeisiin. (Tolasz et ai., 2014)

Alennettu Grafeeni Oxide

Vähentynyt grafeenin oksidi (rGO) tuotetaan grafie- nioksidin ultraäänellä, kemiallisella tai termisellä pelkistyksellä. Pelkistysvaiheen aikana suurin osa grafeenin oksidien toiminnallisista happiominaisuuksista poistetaan siten, että tuloksena saadulla alentuneella grafeenin oksidilla (rGO) on hyvin samanlaiset ominaisuudet kuin turmeltumaton grafeenin. Kuitenkin pelkistetty grafeenin oksidi (rGO) ei ole vikoja vapaa ja puhdas puhdasta grafienia.